/*
	游戏2048
*/
#include <stdio.h>
#include <time.h>    /* 包含设定随机数种子所需要的time()函数 */
void start_game(); /* 开始游戏 */
void reset_game(); /* 重置游戏 */

/* 往左右上下四个方向移动 */
void move_left(); 
void move_right();
void move_up();
void move_down();

void refresh_show();    /* 刷新界面显示 */
void add_rand_num();    /* 生成随机数，本程序中仅生成2或4，概率之比设为2:1 */
void check_game_over(); /* 检测是否输掉游戏，设定游戏结束标志 */
int get_null_count();   /* 获取游戏面板上空位置数量 */

int board[4][4];     /* 游戏数字面板，抽象为二维数组 */
int score;           /* 游戏的分 */
int best;            /* 游戏最高分 */
int if_need_add_num; /* 是否需要生成随机数标志，1表示需要，0表示不需要 */
int if_game_over;    /* 是否游戏结束标志，1表示游戏结束，0表示正常 */

/* main函数 函数定义 */
int main()
{
    start_game();
} 

/* 开始游戏 函数定义 */
void start_game()
{
    reset_game();
    char cmd;
    while (1)
    {
        cmd = getchar(); /* 接收标准输入流字符命令 */
        
        if (if_game_over) /* 判断是否需已经输掉游戏 */
        {
            if (cmd == 'y' || cmd == 'Y') /* 重玩游戏 */
            {
                reset_game();
                continue;
            }
            else if (cmd == 'n' || cmd == 'N') /* 退出 */
            {
                return;
            }
            else
            {
                continue;
            }
        }
        
        if_need_add_num = 0; /* 先设定不默认需要生成随机数，需要时再设定为1 */
        
        switch (cmd) /* 命令解析，w，s，a，d字符代表上下左右命令,q代表退出*/
        {
        case 'a':
        case 'A':
            move_left();
            break;
        case 's':
        case 'S':
            move_down();
            break;
        case 'w':
        case 'W':
            move_up();
            break;
        case 'd':
        case 'D':
            move_right();
            break;
		case 'q':
		case 'Q':
		    return ;
        }
        
        score > best ? best = score : 1; /* 打破得分纪录 */
        
        if (if_need_add_num) /* 默认为需要生成随机数时也同时需要刷新显示，反之亦然 */
        {
            add_rand_num();
            refresh_show();
        }
    }
}

/* 重置游戏 函数定义 */
void reset_game()
{
    int i = 0, j = 0; //循环变量
    score = 0;
    if_need_add_num = 1;
    if_game_over = 0;
    
    /* 了解到游戏初始化时出现的两个数一定会有个2，所以先随机生成一个2，其他均为0 */ 
    int n = rand() % 16;
    for (i = 0; i < 4; i++)
    {
        for (j = 0; j < 4; j++)
        {
            board[i][j] = (n-- == 0 ? 2 : 0);
        }
    }
    
    /* 前面已经生成了一个2，这里再生成一个随机的2或者4，且设定生成2的概率是4的两倍 */
    add_rand_num();
    
    /* 在这里刷新界面并显示的时候，界面上已经默认出现了两个数字，其他的都为空（值为0） */
    system("cls");
    refresh_show();
}

/* 生成随机数 函数定义 */
void add_rand_num()
{
    int i = 0, j = 0;  //循环变量
    srand(time(0));
    int n = rand() % get_null_count();/* 确定在何处空位置生成随机数 */
    for (i = 0; i < 4; i++)
    {
        for (j = 0; j < 4; j++)
        {
            if (board[i][j] == 0 && n-- == 0) /* 定位待生成的位置 */
            {
                board[i][j] = (rand() % 3 ? 2 : 4);/* 确定生成何值，设定生成2的概率是4的概率的两倍 */
                return;
            }
        }
    }
}

/* 获取空位置数量 函数定义 */
int get_null_count()
{
    int i = 0, j = 0;  //循环变量
    int n = 0;
    for (i = 0; i < 4; i++)
    {
        for (j = 0; j < 4; j++)
        {
            board[i][j] == 0 ? n++ : 1;
        }
    }
    return n;
}

/* 检查游戏是否结束 函数定义 */
void check_game_over()
{
    int i = 0, j = 0;  //循环变量
    for (i = 0; i < 4; i++)
    {
        for (j = 0; j < 3; j++)
        {
            /* 横向和纵向比较挨着的两个元素是否相等，若有相等则游戏不结束 */
            if (board[i][j] == board[i][j+1] || board[j][i] == board[j+1][i])
            {
                if_game_over = 0;
                return;
            }
        }
    }
    if_game_over = 1;
}

/*
 * 如下四个函数，实现上下左右移动时数字面板的变化算法
 * 左和右移动的本质一样，区别仅仅是列项的遍历方向相反
 * 上和下移动的本质一样，区别仅仅是行项的遍历方向相反
 * 左和上移动的本质也一样，区别仅仅是遍历时行和列互换
 */ 

/* 左移 函数定义 */
void move_left()
{
    int i = 0, j = 0, k = 0;  //循环变量
    /* 变量i用来遍历行项的下标，并且在移动时所有行相互独立，互不影响 */ 
    for (i = 0; i < 4; i++)
    {
        /* 变量j为列下标，变量k为待比较（合并）项的下标，循环进入时k<j */
        for (j = 1, k = 0; j < 4; j++)
        {
            if (board[i][j] > 0) /* 找出k后面第一个不为空的项，下标为j，之后分三种情况 */
            {
                if (board[i][k] == board[i][j]) /* 情况1：k项和j项相等，此时合并方块并计分 */
                {
                    score += board[i][k++] <<= 1;
                    board[i][j] = 0;
                    if_need_add_num = 1; /* 需要生成随机数和刷新界面 */ 
                }
                else if (board[i][k] == 0) /* 情况2：k项为空，则把j项赋值给k项，相当于j方块移动到k方块 */
                {
                    board[i][k] = board[i][j];
                    board[i][j] = 0;
                    if_need_add_num = 1;
                }
                else /* 情况3：k项不为空，且和j项不相等，此时把j项赋值给k+1项，相当于移动到k+1的位置 */
                {
                    board[i][++k] = board[i][j];
                    if (j != k) /* 判断j项和k项是否原先就挨在一起，若不是则把j项赋值为空（值为0） */
                    {
                        board[i][j] = 0;
                        if_need_add_num = 1;
                    }
                }
            }
        }
    }
}
/* 右移 函数定义 */
void move_right()
{
    int i = 0, j = 0, k = 0;  //循环变量
    /* 仿照左移操作，区别仅仅是j和k都反向遍历 */
    for (i = 0; i < 4; i++)
    {
        for (j = 2, k = 3; j >= 0; j--)
        {
            if (board[i][j] > 0)
            {
                if (board[i][k] == board[i][j])
                {
                    score += board[i][k--] <<= 1;
                    board[i][j] = 0;
                    if_need_add_num = 1;
                }
                else if (board[i][k] == 0)
                {
                    board[i][k] = board[i][j];
                    board[i][j] = 0;
                    if_need_add_num = 1;
                }
                else
                {
                    board[i][--k] = board[i][j];
                    if (j != k)
                    {
                        board[i][j] = 0;
                        if_need_add_num = 1;
                    }
                }
            }
        }
    }
}

/* 上移 函数定义 */
void move_up()
{
    int i = 0, j = 0, k = 0;  //循环变量
    /* 仿照左移操作，区别仅仅是行列互换后遍历 */
    for (i = 0; i < 4; i++)
    {
        for (j = 1, k = 0; j < 4; j++)
        {
            if (board[j][i] > 0)
            {
                if (board[k][i] == board[j][i])
                {
                    score += board[k++][i] <<= 1;
                    board[j][i] = 0;
                    if_need_add_num = 1;
                }
                else if (board[k][i] == 0)
                {
                    board[k][i] = board[j][i];
                    board[j][i] = 0;
                    if_need_add_num = 1;
                }
                else
                {
                    board[++k][i] = board[j][i];
                    if (j != k)
                    {
                        board[j][i] = 0;
                        if_need_add_num = 1;
                    }
                }
            }
        }
    }
}

/* 下移 函数定义 */
void move_down()
{
    int i = 0, j = 0, k = 0;  //循环变量
    /* 仿照左移操作，区别仅仅是行列互换后遍历，且j和k都反向遍历 */
    for (i = 0; i < 4; i++)
    {
        for (j = 2, k = 3; j >= 0; j--)
        {
            if (board[j][i] > 0)
            {
                if (board[k][i] == board[j][i])
                {
                    score += board[k--][i] <<= 1;
                    board[j][i] = 0;
                    if_need_add_num = 1;
                }
                else if (board[k][i] == 0)
                {
                    board[k][i] = board[j][i];
                    board[j][i] = 0;
                    if_need_add_num = 1;
                }
                else
                {
                    board[--k][i] = board[j][i];
                    if (j != k)
                    {
                        board[j][i] = 0;
                        if_need_add_num = 1;
                    }
                }
            }
        }
    }
}


/* 刷新界面 函数定义 */
void refresh_show()
{
    int i = 0, j = 0, k = 0;  //循环变量
    
    printf("\n\n\n\n");
    printf("                GAME: 2048     SCORE: %06d    BEST: %06d\n", score, best);
    printf("             --------------------------------------------------\n\n");
    
    /* 绘制表格和数字 */
    printf("\n");
    for (i = 0; i < 4; i++)
    {
        printf("                        │");
        for (j = 0; j < 4; j++)
        {
            if (board[i][j] != 0)
            {
                if (board[i][j] < 10)
                {
                    printf("  %d │", board[i][j]);                    
                }
                else if (board[i][j] < 100)
                {
                    printf(" %d │", board[i][j]);
                }
                else if (board[i][j] < 1000)
                {
                    printf(" %d│", board[i][j]);
                }
                else if (board[i][j] < 10000)
                {
                    printf("%4d│", board[i][j]);
                }
                else
                {
                    int n = board[i][j];
                    for (k = 1; k < 20; k++)
                    {
                        n >>= 1;
                        if (n == 1)
                        {
                            printf("2^%02d│", k); /* 超过四位的数字用2的幂形式表示，如2^13形式 */
                            break;
                        }
                    }
                }
            }
            else printf("    │");
        }
        
		printf("\n\n");
    }
    
    printf("\n");
    printf("             --------------------------------------------------\n");
    printf("                 W(up）A(left) D（right) S(down) Q(exit)\n\n");
    
    if (get_null_count() == 0)
    {
        check_game_over();
        if (if_game_over) /* 判断是否输掉游戏 */
        {
            printf("\r                    GAME OVER! TRY THE GAME AGAIN? [Y/N]");
        }
    }
}
